建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計剖析

李四中

摘 要：隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，以及對建筑墻體結(jié)構(gòu)的安全需求不斷加強(qiáng)。為了能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性需求，文章對建筑墻體中剪切墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析，通過對比各種優(yōu)化方案，選取最為適合具體施工的方法，為解決建筑結(jié)構(gòu)的剪切墻設(shè)計及其優(yōu)化方案，提供思路。

關(guān)鍵詞：剪切墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑

中圖分類號：TU973.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0159-02

1 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)概述

1.1 建筑剪力墻分類

建筑墻體根據(jù)承載受力的方向不同，可以分為承重墻與剪力墻兩種。承重墻顧名思義，就是承擔(dān)建筑自身重量的墻體。而剪力墻又稱結(jié)構(gòu)墻，主要用來抵抗常見的風(fēng)力沖擊以及突發(fā)的地震造成的破壞。所以又有抗風(fēng)墻、抗震墻的說法。因此剪力墻的設(shè)計，就是要針對除了建筑自身重量之外的其他載荷，對建筑結(jié)構(gòu)整體的影響。而提高其承載能力，增加建筑安全性。

剪力墻還可以分為筒體、平面兩種。筒體剪力墻不是單純一面墻壁，而是由房屋內(nèi)間隔出的區(qū)域所圍成的墻壁組。一般指樓梯間、電梯間、以及各種面積小的輔助性房間圍成。筒壁需要較強(qiáng)的剛度與強(qiáng)度，所以一般采用混凝土與鋼筋結(jié)構(gòu)。平面剪力墻，一般用在無梁蓋的建筑結(jié)構(gòu)中。通過使剪力墻與周圍的房梁和柱體澆筑融合，讓樓體結(jié)構(gòu)獲得強(qiáng)大的穩(wěn)定性。

1.2 建筑剪力墻特點(diǎn)

剪力墻具有承載能力好，整體性好、側(cè)向剛度大、相比其他的框架結(jié)構(gòu)對側(cè)向力的抵抗能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在保證其剪力功用的同時，剪力墻又可以成為室內(nèi)隔斷用的墻體。其抗剪力效用隱藏在使用功能中。可以同時滿足裝修、抗風(fēng)、抗震等需要。由于剪力墻的結(jié)構(gòu)安裝可以不用梁。所以又能有效的降低室內(nèi)面積占用。降低樓層單層高度。增加使用空間。

2 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 剪力墻優(yōu)化設(shè)計原則

剪力墻具有結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好、抵抗水平載荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。所以，在剪力墻的布置設(shè)計中，最需要考慮的是剪力墻結(jié)構(gòu)對豎向載荷的影響。并對水平方向載荷與豎向載荷進(jìn)行綜合考量。

在樓層架構(gòu)中，要保證同一平面內(nèi)的剪力墻布置均勻。使剪力墻最好沿著建筑主軸的方向，對稱布置。以保證承重墻所承受的重量均勻。其次，剪力墻的結(jié)構(gòu)，必須能夠使得其具有強(qiáng)大的抗風(fēng)、抗震能力。因為建筑承受風(fēng)載較多，并且對地面震動的反應(yīng)及其敏感。所以對墻體結(jié)構(gòu)抵御彈性變形的要求很高。并且絕對不可以出現(xiàn)脆性斷裂。

在工程實際施工過程中，如果建筑結(jié)構(gòu)的某一水平向位移沒有達(dá)標(biāo)時。設(shè)計者一般會使其側(cè)向剛度增大。還可以結(jié)合具體的受力狀況，提高剪力墻與建筑結(jié)構(gòu)邊緣的連接剛度。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)布置與優(yōu)化

剪力墻的布置，首先要考慮風(fēng)載、地面震動的影響。其次，要對縱向載荷進(jìn)行分析。為了滿足結(jié)構(gòu)性需要，與建筑功能需要。剪力墻的布置應(yīng)遵循簡單容易操作、長度較短、不占用使用空間、按照中軸線雙向?qū)ΨQ布置等原則。如果剪力墻長度較長的情況下，可以通過連梁手段，將剪力墻分段布置。分段的剪力墻要布置均勻。理論上最好每一段不超過8 m，使得其高度是其長度的三倍以上。

不可以將剪力墻布置的過于緊密，這樣會使得建筑自身重量增加。提高承重墻所成擔(dān)的縱向載荷。如果實在不能減少剪力墻的長度，那么也可以采取在剪力墻上開鑿結(jié)構(gòu)孔的方式，降低縱向載荷。另外，為了使剪力墻載荷均勻，需要讓建筑結(jié)構(gòu)中一些洞口與門窗的依次對稱分布。

剪力墻的設(shè)計中，應(yīng)盡量避免單向布置。要沿著一定方向，最好是主軸方向進(jìn)行雙向布置。如此一來可以極大的增加剪力墻的抗震系數(shù)。讓對稱分布的剪力墻，在側(cè)向剛度上保持一致。這樣做可以使剪力墻獲得良好的空間性能。

①洞口設(shè)計與優(yōu)化。為了降低剪力墻自身重力，并在此基礎(chǔ)上保證墻體的抗風(fēng)載、抗振動能力。需要在墻體上設(shè)置洞口。剪力墻的洞口設(shè)計，要保證布局合理，在墻體上有規(guī)則的分布。使得洞口的截面平滑，洞口結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，最好使門窗洞口上下對齊。用洞口排布形成明顯的連梁與墻肢。

②連梁設(shè)計與優(yōu)化。建筑剪力墻的連梁不同于其它結(jié)構(gòu)的梁。在正常情況下，風(fēng)載較小、地面震動情況不發(fā)生時。它能起到連接、與支撐其他構(gòu)件的作用。并且能在一定載荷的作用下連接墻體結(jié)構(gòu)。有效的增加剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度。

因此，連梁實際上是一種起到保險作用的損耗件。通過自身屈服和破壞來吸收載荷和消除載荷。故而連梁的剛度與其他結(jié)構(gòu)比較起來，不能設(shè)計的過高。要保證一旦發(fā)生地震等情況，首先屈服、破壞卸荷的是連梁。

為了保險，通常在建筑結(jié)構(gòu)中總是參考最壞情況，來對結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度進(jìn)行選擇。但在連梁的設(shè)計中，就不需要這種想法。在正常標(biāo)準(zhǔn)的施工要求下，連梁所用的混凝土種所配鋼筋只要達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)就可以，對連梁數(shù)量的設(shè)計，要保證連梁的分布能夠穩(wěn)定剪力墻的整體結(jié)構(gòu)，并且不增加過度重量。

連梁設(shè)計過程，要對建筑物所處的溫度進(jìn)行考慮。注意在溫度變化的情況下，連梁的位置變化。還需要對抗震性進(jìn)行考慮，使得配筋的數(shù)量與布置能夠保證剪力墻的穩(wěn)定。

③轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在建筑功能性與個性化日益加深的情況下，對建筑剪力墻的布置，要充分考慮建筑的結(jié)構(gòu)變化。目前，國內(nèi)最為普遍的而方法是梁式轉(zhuǎn)換層。這種結(jié)構(gòu)受力明確，施工過程簡單。在一些底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。

在實際設(shè)計時，由于對剪力墻的轉(zhuǎn)換層來講，其結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度較小為宜。所以在選材時，盡量選擇剛度較低和重量較高的材料。

3 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

3.1 節(jié)約設(shè)計成本

在任何工程建筑的施工中，其施工成本都會很高。包括工人施工的危險性成本，以及運(yùn)送材料的難度成本。所以，對建筑環(huán)節(jié)的每一處消耗，都要注意盡可能的節(jié)約。首先要對施工具體任務(wù)仔細(xì)分析，對所需材料的采購綜合考量。保證施工前對各項成本的計算準(zhǔn)確。

3.2 人性化設(shè)計

建筑剪力墻除了用作提升建筑抗震、抗風(fēng)載能力，保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之外，還起到室內(nèi)隔墻的作用。所以為了室內(nèi)設(shè)計美觀、增加室內(nèi)可使用空間、滿足室內(nèi)生活或者辦公需求。所以，要充分從人性化角度進(jìn)行設(shè)計。

4 結(jié) 語

建筑剪力墻的設(shè)計，為更好的保障建筑安全性提供了解決思路。尤其是與傳統(tǒng)方法相比，剪力墻能充分的發(fā)揮其自身結(jié)構(gòu)性好、空間性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢。建筑剪力墻的設(shè)計過程中，要對其布置方式、材料選取、與建筑結(jié)構(gòu)的配合、以及與連梁的配合進(jìn)行細(xì)致考慮。并且要保證室內(nèi)使用空間，與整體結(jié)構(gòu)美觀。在這些前提下，注意節(jié)約成本，提高工程效益。

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